Hanslmeier Arnold - Dimensionen des Weltalls

Seit jeher haben Finsternisse die Menschheit beeindruckt. Besonders natürlich totale Sonnenfinsternisse, wenn es plötzlich für einige Minuten mitten am Tage dunkel wurde. Man kann sich vorstellen, welche ungeheure Macht Astronomen hatten, die in der Lage waren, solche Ereignisse vorherzusagen.

Mond und Sonne erscheinen am Himmel, wie gesagt, gleich groß. Der Mond umläuft die Erde in einer zur Erdbahn (Ekliptik) um etwa 6 Grad geneigten Bahn. Eine totale Sonnenfinsternis kann nur eintreten, wenn der Neumond genau zwischen Erde und Sonne steht, eine totale Mondfinsternis tritt ein, wenn der Mond bei Vollmond in den Schatten der Erde eintaucht, die Erde also genau zwischen Sonne und Mond steht. Wir haben somit nur dann mit einer Finsternis zu rechnen, wenn sich der Mond bei Voll- oder Neumond in der Erdbahnebene befindet. Die Schnittpunkte der Mondbahn mit der Erdbahnebene, die auch Ekliptik genannt wird, nennt man Drachenpunkte. Diese Bezeichnung geht auf eine Vorstellung der alten Chinesen zurück: Sie glaubten, die Sonne würde bei einer Finsternis von einem Drachen gefressen.

Zur Geometrie einer Sonnenfinsternis. Im Kleinen Kernschattenbereich erscheint die Sonne total verfinstert, im Halbschattenbereich sieht man nur eine partielle Finsternis .

Die Zeitdauer eines Mondumlaufs von einem Drachenpunkt zum nächsten nennt man drakonitischer Monat . Sie beträgt 27,21 Tage. Ohne ins Detail zu gehen, kann man sich leicht vorstellen, dass man aus der Kenntnis des synodischen Monats und des drakonitischen Monats Finsternisse vorhersagen kann (man nennt dies auch den Saroszyklus ). Tatsächlich war man schon im Altertum in der Lage, Finsternisse vorherzusagen. Auch heute noch erregen vor allem Sonnenfinsternisse großes Aufsehen. So soll es im antiken Griechenland während einer Schlacht zu einer totalen Sonnenfinsternis gekommen sein, von der aber nur die eine Kriegspartei wusste, die dann auch die Schlacht gewonnen hat. Viel gefährlicher war es, wenn eine Finsternis bei der Vorhersage übersehen wurde. Im alten China wurden zwei Astronomenpriester geköpft, weil sie eine Finsternis übersehen hatten. [ Woher kommt das Wort „Monat“? S. 29]

Da der Schatten des kleinen Mondes nur eine Ausdehnung von etwa 200 Kilometern auf der Erdoberfläche besitzt, ist das Auftreten einer totalen Sonnenfinsternis für einen bestimmten Ort auf der Erde relativ selten. Total ist eine Finsternis nur für die Orte innerhalb dieser Zone, weiter außerhalb sieht man eine partielle Finsternis und noch weiter außerhalb ist die Sonne überhaupt nicht verfinstert.

Die letzte von Mitteleuropa aus gut sichtbare totale Sonnenfinsternis ereignete sich am 11. August 1999, die nächste wird am 3. September 2081 zu sehen sein. Finsternisse dauern nicht gleich lange. Das liegt einerseits an der Geschwindigkeit des Mondes, die sich ja, wie schon erwähnt, je nach Entfernung zur Erde unterscheidet und von der scheinbar unterschiedlichen Größe der Himmelskörper. Die scheinbare Größe des Mondes ändert sich, je nachdem ob er in Erdnähe oder Erdferne steht. Je größer der Mond bei der Phase Neumond, desto länger dauert eine Sonnenfinsternis. Aber auch die scheinbare Größe der Sonne ändert sich im Lauf eines Jahres, da die Erdbahn eine Ellipse ist. Am kleinsten ist die Sonne Anfang Juli, da sind wir am weitesten von ihr entfernt, am größten ist sie Anfang Januar, da sind wir ihr am nächsten. In Sonnennähe, Perihel, sind es „nur“ 147,1 Millionen Kilometer, in Sonnenferne, Aphel , sind es 152,1 Millionen Kilometer. Am längsten dauert daher eine Sonnenfinsternis, wenn die Sonne relativ klein ist, also in der Nähe des Aphels und der Mond sich im Perigäum , Erdnähe befindet.

Totale Sonnenfinsternis, 2006, Türkei. Die Sonne wird vollständig vom Mond bedeckt, rechts unten leuchtet durch ein Mondtal noch ein wenig grelles Sonnenlicht, man nennt dies Diamantringeffekt .

Da der Erdschatten wesentlich größer ist, sieht man eine Mondfinsternis überall dort auf der Erde, wo der Mond während der Verfinsterung über dem Horizont steht.

Für jeden Ort auf der Erde sind Mondfinsternisse wesentlich häufiger zu sehen als Sonnenfinsternisse. Vor allem in der amerikanischen Literatur findet man auch die Bezeichnung Blutmond . Der Mond ist während seines Eintauchens in den Erdschatten nicht völlig dunkel, sondern erscheint orange bis tief dunkelrot. Der Mond wird allerdings nicht mehr von der Sonne beleuchtet, sondern diese Farben ergeben sich durch die Streuung des Sonnenlichts in der Erdatmosphäre. Man kann dadurch aus dem Licht des Mondes während seiner totalen Verfinsterung Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Erdatmosphäre ziehen.

Der Mond übt eine Anziehungskraft auf die Erde aus. Die Stärke der Anziehung nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Aus diesem Grund wird derjenige Teil der Erdoberfläche, der direkt zum Mond zeigt, stärker vom Mond anzogen als die abgewandte Seite der Erde. Dies bewirkt vereinfacht gesagt einen Flutberg. Auf der gegenüberliegenden Seite der Erde ist die Anziehung des Mondes schwächer. Es bleibt daher, wie man an der Skizze auf der nächsten Seite sieht, eine nach außen gerichtete Kraft übrig. Täglich wandern also zwei Flutberge um die Erde, allerdings kommt es beim Eintreffen der Flut zu Verzögerungen aufgrund besonderer topografischer Umstände wie Meeresengen und Ähnlichem.

Zur Erklärung von Ebbe und Flut

In der Abbildung ist R der Radius der Erde, r der Abstand Erdmittelpunkt–Mondmittelpunkt. Natürlich ist die Zeichnung nicht maßstäblich, da der Mond im Vergleich zum Radius der Erde etwa 50 mal weiter entfernt ist. Der grüne Pfeil zeigt die Kraft des Mondes auf den Erdmittelpunkt an, die schwarzen Pfeile die Kraft, welche der Mond auf der ihm zugewandten Seite der Erde und auf der ihm abgewandten Seite ausübt. Subtrahieren wir von den schwarzen Pfeilen den grünen Pfeil, erhalten wir die roten Pfeile, die in beiden Fällen von der Erde wegzeigen. Das erklärt grob die Entstehung der beiden Flutberge.

Besonders stark sind die Gezeiten ausgeprägt, wenn Sonne, Mond und Erde in einer Linie stehen. Dann addieren sich die Kräfte von Mond und Sonne. Die Sonne besitzt zwar die 24-millionenfache Masse des Mondes, sie ist jedoch 400 mal weiter entfernt. Deshalb ist ihre Gezeitenkraft nur halb so stark wie die des Mondes.